CN105895832B - 柔性二次电池 - Google Patents

柔性二次电池 Download PDF

Info

Publication number
CN105895832B
CN105895832B CN201610064251.5A CN201610064251A CN105895832B CN 105895832 B CN105895832 B CN 105895832B CN 201610064251 A CN201610064251 A CN 201610064251A CN 105895832 B CN105895832 B CN 105895832B
Authority
CN
China
Prior art keywords
curved
protrusion
pouch
battery
flexible
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610064251.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105895832A (zh
Inventor
宋眩和
徐晙源
李正斗
孙主姬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung SDI Co Ltd
Original Assignee
Samsung SDI Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to KR10-2015-0022716 priority Critical
Priority to KR1020150022716A priority patent/KR20160100137A/ko
Application filed by Samsung SDI Co Ltd filed Critical Samsung SDI Co Ltd
Publication of CN105895832A publication Critical patent/CN105895832A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105895832B publication Critical patent/CN105895832B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0587Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/116Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/116Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • H01M50/124Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material having a layered structure
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/552Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557Plate-shaped terminals
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431Cells with wound or folded electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/30Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/131Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by physical properties, e.g. gas-permeability or size
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

一种柔性二次电池包括:具有第一电极板、第二电极板及第一电极板与第二电极板之间的隔板的电极组件;和包括多个向外延伸的突起的袋,袋将电极组件和电解质密封在其中,其中袋被配置为因袋的弯曲导致的电极组件的应变程度低于因突起的形成在袋上引起的应变程度。

Description

柔性二次电池
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年2月13日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请10-2015-0022716号的优先权和权益,其全部公开通过引用被合并于此。
技术领域
一个或多个示例性实施例涉及柔性二次电池。
背景技术
随着电子的发展,对于蜂窝电话、便携式多媒体播放器(PMP)和mpeg audiolayer-3(MP3)播放器的市场,以及对于诸如智能电话、智能垫、电子书阅读器、柔性平板电脑和可附着到人体的便携式医疗设备的其它各种便携式电子设备的市场已经显著增长。
对于这类便携式电子设备的市场的增长已经增加了对适于操作这类便携式电子设备的电池的需求。此外,这类便携式电子设备越来越需要是柔性的,以承受运输、储存和冲击,从而对柔性电池的需求也已经增加。
发明内容
一个或多个示例性实施例包括柔性二次电池,即使被反复挠曲或弯曲该柔性二次电池是稳定的。
另外的方面将部分在随后的描述中提出,部分将从描述而显而易见,或者可以通过对提出的实施例的实践来获知。
根据一个或多个示例性实施例,一种柔性二次电池包括:电极组件,包括第一电极板、第二电极板、以及第一电极板与第二电极板之间的隔板;和包括多个向外延伸的突起并将电极组件和电解质密封在其中的袋,其中因袋的弯曲导致的电极组件的应变程度低于因突起的形成给予袋的应变程度。
平坦的基体部分可以被形成在突起之间。
突起的每一个可以包括:向外突出的第一曲形部分;以及沿第一曲形部分的边缘形成的第二曲形部分。
第二曲形部分可以从第一曲形部分的中心隔开恒定距离并可以完全围绕第一曲形部分。
第一曲形部分可以是凸的,并且第二曲形部分可以是凹的。
第一曲形部分可以具有比第二曲形部分大的曲率半径。
第一曲形部分和第二曲形部分可以具有满足以下公式的曲率半径:
(x+t+a)2+b2=(x+y)2
y=t+H+a
其中t为袋的厚度,x为第二曲形部分的曲率半径,y为第一曲形部分的曲率半径,b为每个突起的半径,H为每个突起的高度,并且a=y-H-t。
袋可以具有从约0.05毫米至约0.1毫米的厚度。
每个突起的半径可以在从约0.05毫米至约1.8毫米的范围内。
每个突起的高度可以在从约0.05毫米至约1.0毫米的范围内。
每个突起的垂直横截面面积与表面面积的比率可以大于约1:1但小于约1:3。
袋的每单位面积(1cm2)的突起的数量可以为约5至约125个。
柔性二次电池可以进一步包括:连接到第一电极板的第一电极接线片;以及连接到第二电极板的第二电极接线片。
根据一个或多个示例性实施例,一种柔性二次电池包括:电极组件,包括第一电极板、第二电极板、以及第一电极板和第二电极板之间的隔板;和包括向外突出的图案单元并将电极组件和电解质密封在其中的袋,其中图案单元包括:突起;靠近突起的子突起;以及设置在突起与子突起之间的基体部分。
突起可以包括:向外突出的第一曲形部分;以及形成在第一曲形部分的外侧并连接到基体部分的第二曲形部分。
第二曲形部分可以从第一曲形部分的中心隔开恒定距离并可以完全围绕第一曲形部分。
第一曲形部分可以是凸的,第二曲形部分可以是凹的。
第一曲形部分可以具有比第二曲形部分的曲率半径大的曲率半径。
图案单元可以具有第一方向、垂直于第一方向的第二方向、以及垂直于第一方向和第二方向的第三方向,并且突起可以在第三方向上突出,其中图案单元可以具有垂直于第一方向并平行于第二方向和第三方向的横截面,其中横截面可以具有比图案单元的第二方向单位长度更长的第二方向长度。
图案单元的横截面的第二方向长度可以沿第一方向变化。
第一曲形部分和第二曲形部分可以具有满足以下公式的曲率半径:
(x+t+a)2+b2=(x+y)2
y=t+H+a
其中t为袋的厚度,x为第二曲形部分的曲率半径,y为第一曲形部分的曲率半径,b为突起的半径,H为突起的高度,并且a=y-H-t。
附图说明
从结合附图的对示例性实施例的下面描述,这些和/或其它方面将变得清楚并更易于理解,附图中:
图1是示意性地示出了根据示例性实施例的柔性二次电池的分解透视图;
图2是示出了图1中所示的柔性二次电池的平面图;
图3是示出了图2中所示的袋的一部分的透视图;
图4是示出了图3中的区域B的剖视图;并且
图5是柔性二次电池的应变-曲率图。
具体实施方式
现在将详细参考在附图中示出了其示例的示例性实施例。示例性实施例的效果和特征及其实施方法将通过参考附图给出的下述描述变得清楚。在这点上,示例性实施例可以具有不同的形式,而不应被解释为限于在本文中提出的描述。如本文所用,术语“和/或”包括相关联的所列项目的一个或多个的任意和所有组合。当放在一列元件之前时,诸如“至少一个”的表述修饰的是整列元件,而不是修饰该列中的单独元件。
在下文中,将参考附图详细描述示例性实施例。在图中,相同的附图标记表示相同的元件,并且其重复描述将被省略。
在示例性实施例的以下描述中,虽然术语“第一”和“第二”被用来描述各种元件,但是这些元件不应该受这些术语的限制。这些术语仅用来区分一个元件与另一个元件。
在示例性实施例的以下描述中,单数形式的术语可以包括复数形式,除非说明为相反。
在示例性实施例的以下描述中,“包括”或“包含”的含义指定属性、区域、固定数、步骤、工艺、元件、部件和其组合,但不排除其它属性、区域、固定数、步骤、工艺、元件、部件和其组合。
将理解的是,当膜、区域或元件被称为在另一膜、区域或元件“上方”或“上”时,其可以直接在另一膜、区域或元件上方或之上,或者也可以存在中间膜、区域或元件。
为了便于解释,图中的元件的尺寸可能被夸大了。换句话说,由于图中部件的尺寸和厚度为了便于解释被任意地示出,下面的实施例不限于此。
在示例性实施例的以下描述中,为了例示清楚,柔性二次电池100的方向被限定如下:柔性二次电池100的长度方向被限定为x轴方向,柔性二次电池100的宽度方向被限定为y轴方向,并且柔性二次电池100的厚度方向被限定为z轴方向。
图1是示意性地示出了根据示例性实施例的柔性二次电池100的分解透视图,并且图2是示出了图1中所示的柔性二次电池100的平面图。
参考图1和图2,柔性二次电池100可包括袋110、电极组件130和诸如第一和第二电极接线片151和152的电极接线片150。
袋110可以将电极组件130与电解质一起容纳,并密封电极组件130与电解质。袋110可以是柔性的,并防止水分或氧气渗透到柔性二次电池100内。袋110可以包括:第一密封材料111,覆盖电极组件130的表面;和第二密封材料112,覆盖电极组件130的相反表面并连接到第一密封材料111。
袋110可具有由绝缘层、阻挡层和绝缘层形成的层叠结构。例如,袋110可以通过顺序地堆叠绝缘层和阻挡层而形成。袋110可以包括多个阻挡层,并且阻挡层可以具有不同的厚度。
例如,形成在袋110的一侧的第一阻挡层可比面对第一阻挡层的第二阻挡层更薄。当袋110被形成为曲形形状时,袋110的伸长量在远离曲形形状的曲率中心的方向上增加。例如,袋110的距曲形形状的曲率中心相对较远的第一阻挡层可相比于第二阻挡层容易被拉长。因此,袋110的破损或变形可被最小化,袋110的耐久性可以提高。
此外,袋110的第一阻挡层可以由具有相对高的伸长率的材料形成,而袋110的第二阻挡层可以由具有相比第一阻挡层相对低的伸长率的材料形成。在这种情况下,当袋110被形成为曲线形状时,袋110的距曲形形状的曲率中心相对较远的第一阻挡层可相比于第二阻挡层容易被拉长。因此,袋110的破损或变形可被最小化,袋110的耐久性可以提高。
阻挡层可以由诸如铝、钢、不锈钢或聚合物的材料形成,而绝缘层可以由诸如氯化聚丙烯(CPP)、聚对苯二甲酸乙酯(PET)或尼龙的材料形成。然而,阻挡层和绝缘层不限于此。
电极组件130可包括第一电极层131、第二电极层132和位于第一电极层131与第二电极层132之间的隔板133。电极组件130可通过重复堆叠第一电极层131、隔板133和第二电极层132而形成,或通过将第一电极层131、隔板133和第二电极层132卷绕成胶卷形状而形成。为了便于描述,将主要详细描述其中电极组件130具有由第一电极层131、隔板133和第二电极层132形成的层叠结构的情况。
第一电极层131可以是正电极膜和负电极膜中的一个。如果第一电极层131是正电极膜,则第二电极层132可以是负电极膜。另一方面,如果第一电极层131是负电极膜,则第二电极层132可以是正电极膜。
第一电极层131可包括第一金属集电体、通过使用第一活性物质涂覆第一金属集电体形成的第一活性物质涂覆部分、以及作为第一金属集电体的没有涂覆第一活性物质的部分的第一未涂覆部分。类似地,第二电极层132可包括第二金属集电体、通过使用第二活性物质涂覆第二金属集电体形成的第二活性物质涂覆部分、以及作为第二金属集电体的没有涂覆第二活性物质的部分的第二未涂覆部分。
如果第一电极层131是正电极膜,则第一金属集电体可以是正电极集电体,并且第一活性物质涂覆部分可以是正电极活性物质涂覆部分。如果第二电极层132是负电极膜,则第二金属集电体可以是负电极集电体,并且第二活性物质涂覆部分可以是负电极活性物质涂覆部分。
正电极集电体可以是由铝、不锈钢、钛、铜、银或其组合形成的金属集电体。正电极活性物质涂覆部分可包括正电极活性物质、粘合剂和导电剂。
正电极活性物质可以是能够可逆地嵌入和脱嵌锂离子的材料。例如,正电极活性物质包括从由诸如锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂镍钴氧化物、锂镍钴铝氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂锰氧化物和磷酸铁锂的锂过渡金属氧化物;镍硫化物7;铜硫化物;硫;铁氧化物和钒氧化物组成的组中选择的至少一种材料。
粘合剂可以包括从由诸如聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物和偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物的含聚偏二氟粘合剂;诸如羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素锂的含羧甲基纤维素粘合剂;诸如聚丙烯酸、锂-聚丙烯酸、丙烯酸、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯和聚(丙烯酸丁酯)的含丙烯酸酯粘合剂;聚酰胺-酰亚胺;聚四氟乙烯;聚氧化乙烯;聚吡咯;锂-全氟磺酸和含丁苯橡胶聚合物组成的组中选择的至少一种材料。
导电剂可包括从由诸如炭黑、碳纤维和石墨的含碳导电剂;诸如金属纤维的导电纤维;诸如氟化碳粉、铝粉和镍粉的金属粉;诸如氧化锌和钛酸钾的导电晶须;诸如钛氧化物的导电性金属氧化物;以及诸如聚亚苯基衍生物的导电聚合物组成的组中选择的至少一种材料。
负电极集电体可以包括从由铜、不锈钢、镍、铝和钛组成的组中选择的至少一种金属。负电极活性物质涂覆部分可包括负电极活性物质、粘合剂和导电剂。
负电极活性物质可以是能够与锂一起形成合金或能够可逆地嵌入和脱嵌锂的材料。例如,负电极活性物质可包括从由金属、含碳材料、金属氧化物和锂金属氮化物组成的组中选择的至少一种材料。
金属可以包括从由锂、硅、镁、钙、铝、锗、锡、铅、砷、锑、铋、银、金、锌、镉、汞、铜、铁、镍、钴和铟组成的组中选择的至少一种。
含碳材料可以包括从由石墨、石墨碳纤维、焦炭、中间相碳微珠(MCMB)、聚并苯、沥青衍生的碳纤维和硬碳组成的组中选择的至少一种材料。
金属氧化物可包括从由锂钛氧化物、钛氧化物、钼氧化物、铌氧化物、铁氧化物、钨氧化物、锡氧化物、无定形氧化锡复合材料、一氧化硅、钴氧化物和镍氧化物组成的组中选择的至少一种。
粘合剂和导电剂可以与正电极活性物质中包括的粘合剂和导电剂相同。
正电极膜和负电极膜可以通过用各种方法将活性物质涂敷到金属集电体而形成。也就是说,涂敷电极活性物质的方法未被限制。
隔板133可以是诸如聚乙烯膜或聚丙烯膜的多孔聚合物膜。隔板133可以是织造织物或包括聚合物织物的非织造织物。隔板130可以包括陶瓷颗粒,并可以由固体聚合物电解质形成。隔板133可以是独立的膜,或者可以是形成在第一电极层131或第二电极层132上的多孔层。
隔板133将第一电极层131和第二电极层132彼此电隔离,并且隔板133不需要具有与第一电极层131或第二电极层132的形状相同的形状。
电极接线片150可被连接到电极组件130,用于与外部设备电连接。第一电极层131被电连接到第一电极接线片151,而第二电极层132被电连接到第二电极接线片152。第一电极接线片151可以包括第一绝缘体153,且第二电极接线片152可包括第二绝缘体154,从而防止了第一和第二电极层131和132之间的短路。可被用来形成第一绝缘体153和第二绝缘体154的材料不受限制,只要材料是绝缘的。
图3是示出了图2中所示的袋110的一部分的透视图,并且图4是示出了图3中的区域B的剖视图。现在将参考图3和图4详细描述袋110的突起116的尺寸和布置。
如上所述,袋110可以包括:覆盖电极组件130的表面的第一密封材料111;以及覆盖电极组件130的相反表面并连接到第一密封材料111的第二密封材料112。突起116可被形成在第一密封材料111和第二密封材料112的一个或多个上。可以形成一个或多个突起116。为了便于描述,下面的描述基于第一和第二密封材料111和112的每一个包括多个突起116的假设来呈现。
突起116的每一个可包括从袋110向外突出的第一曲形部分113和沿第一曲形部分113的边缘形成的第二曲形部分114。曲率变化部分115可被形成在第一曲形部分113和第二曲形部分114之间。袋110可以包括突起116之间的基体部分117。
袋110可以包括如图2所示的图案单元U。图案单元U的每一个可以包括突起116、靠近突起116形成的子突起、以及在子突起之间形成的基体部分117。子突起是突起116的局部。换句话说,在图案单元U的组合中,与其它子突起结合的子突起可以形成突起116。
图案单元U的每一个可包括位于靠近中央突起116的四个子突起。在一个实施例中,子突起基本上等于一个突起116的四等分。因此,如果四个图案单元U被组合,突起116可通过子突起的组合来形成。因此,下面的描述将主要针对突起116。
在突起116的每一个中,第一曲形部分113可具有凸形,第二曲形部分114可具有凹形。第二曲形部分114可以从第一曲形部分113的中心(O)隔开恒定的距离,并且可以完全围绕第一曲形部分113。第一曲形部分113的曲率半径(y)可以大于第二曲形部分114的曲率半径(x)。
参考图4,计算第一曲形部分113的曲率半径(y)和第二曲形部分114的曲率半径(x)的公式1可以如下导出。
公式1
(x+t+a)2+b2=(x+y)2
y=t+H+a
在图4中,O表示第一曲形部分113的曲率中心,O'表示第二曲形部分114的曲率中心,t表示袋110的厚度,x表示第二曲形部分114的曲率半径,y表示第一曲形部分113的曲率半径。此外,B是指突起116的半径,其是从第一曲形部分113的中心到第二曲形部分114的边缘的距离。H是指突起116的高度,其是从基体部分117的表面到第一曲形部分113的顶点的距离,而a是指通过从第一曲形部分113的曲率半径(y)减去突起116的高度(H)和袋110的厚度(t)计算的值(a=y-H-t)。
参考图4,公式1的第一方程可利用勾股定理导出。此外,公式1的第二方程可以由长度关系导出,并且公式1的第三方程可通过组合第一和第二方程导出。
袋110的厚度(t)可以在从约0.05毫米至约0.1毫米的范围内。如果袋110的厚度(t)小于约0.05毫米,则袋110可能易于变形或破损,并且袋110内包含的电解质可能泄漏。相反,如果袋110的厚度(t)大于约0.1毫米,则袋110的柔性可能低,因此可能难以在袋110上形成突起116。
突起116的半径(b)可在从约0.05毫米至约1.8毫米的范围内。如果突起116的半径(b)小于约0.05毫米,则突起116的高度(H)不足够大,因此由突起116的形成引起的袋110的变形量可能不足。如果突起116的半径(b)大于约1.8毫米,则每单位面积的突起116的数量减少,因此由突起116的形成引起的袋110的变形量可能不足。如果由突起116的形成引起的袋110的变形量不足,则当袋110被弯曲时,应力不会被有效地分布在袋110中(后面更详细地描述),因此不能有效地防止应力集中。
突起116的高度(H)可以在从约0.05毫米至约1.0毫米的范围内。如果突起116的高度(H)小于约0.05毫米,则由突起116的形成引起的袋110的变形量可能不足,因此当袋110被弯曲时,应力不会被有效地分布(后面更详细地描述)。如果突起116的高度(H)大于约1.0毫米,则由突起116的形成引起的袋110的变形量可能过大,因此袋110的强度可能降低。另外,由于袋110的体积和突起116的高度(H)成比例地增加,所要袋110可能不容易被设置在电子设备中,并且袋110的空间效率可能降低。
每个突起116的第一曲形部分113的曲率半径(y)可以根据袋110的厚度(t)和突起116的半径(b)被调节在约0.1毫米至约24.05毫米的范围内。此外,每个突起116的第二曲形部分114的曲率半径(x)可以在从约0.0毫米至约23.95毫米的范围内。如果第二曲形部分114没有被形成(x=0),则由于第二曲形部分114的省略,形成袋110所必须的时间可减少。
如果突起116根据袋110的厚度(t)、突起116的高度(H)和半径(b)的上述范围来形成,则突起116的垂直横截面面积与表面面积的比率可以大于约1:1但小于约1:3。每个突起116的垂直横截面面积可以被表示为突起116的半径(b)的平方和π的乘积(即垂直横截面面积=πb2),并且每个突起116的表面面积可以被表示为第一曲形部分113的表面面积和第二曲形部分114的表面面积的总和。
如果突起116根据符合袋110的厚度(t)、突起116的高度(H)和半径(b)的上述范围来形成,则袋110的每单位面积(1cm2)的突起116的数量可为约5至约125个。
现在将参考图3根据突起116的形成描述图案单元U的变形量。袋110的局部和图案单元U相同。在下文中,x轴、y轴和z轴方向将分别被称为第一、第二和第三方向。
图案单元U的每一个具有垂直于第一方向并且平行于第二和第三方向的横截面(e)。横截面(e)的在第二方向上测量的长度(第二方向长度)可以大于图案单元U的单位长度(d)。此外,横截面(e)的第二方向长度可以沿第一方向变化。
如下面的表1所示,图案单元U在第一方向上被分成10份,以计算横截面(e)的第二方向长度的变化和所导致的应变水平。在测量中,图案单元U的单位长度(d)为3.0毫米,袋110的厚度(t)为0.07毫米,突起116的高度(H)为0.3毫米。
表1
参考表1,虽然突起116被形成在其上的图案单元U的单位长度(d)是3.0毫米,横截面(e)的第二方向长度平均是3.0759毫米。换句话说,横截面(e)的第二方向长度比单位长度(d)平均大2.53%。
如下面的表2所示,图案单元U在第一方向上被各自分成10份,以计算横截面(e)的第二方向长度根据突起116的高度(H)变化的变化。此外,应变水平根据横截面(e)的第二方向长度的变化进行计算。当计算横截面(e)的第二方向长度的应变水平时,图案单元U的单位长度(d)为3.0毫米,袋110的厚度(t)为0.07毫米,突起116的高度(H)被变化成0.3毫米、0.4毫米和0.5毫米。
表2
参考表2,图案单元U的应变与突起116的高度(H)成比例地增加。如果突起116的高度(H)增加,则横截面(e)的第二方向长度的应变增加。
随着电子技术的进步,电子设备市场已经增加,从而对用于电子设备的电池的需求已经增加。特别是,对于具有高度空间利用效率的柔性二次电池的需求在各种应用领域已增加。
当制造柔性二次电池时,进行弯曲可靠性测试。在测试中,柔性二次电池的袋反复承受弯曲力,以检查柔性二次电池是否损坏或破裂。此外,当通过弯曲柔性二次电池将力施加到柔性二次电池以将柔性二次电池放置在安装空间中时,柔性二次电池的袋可能损坏或破裂。
图5是柔性二次电池的应变-曲率图。
每个具有110毫米的长度的电极组件被用来执行测试,以绘制图5的应变-曲率图。电极组件的厚度分别为0.5毫米、0.8毫米、1.10毫米和1.35毫米,电极组件被分别弯曲到25毫米、40毫米、100毫米和200毫米的曲率半径。然后,根据曲率半径计算电极组件的应变水平。如果电极组件被弯曲成具有一定的曲率半径,则电极组件的一部分被拉伸成凸形,电极组件的另一部分被压缩成凹形。因此,电极组件的应变指示电极组件在其长度方向上的扩展或压缩的程度。
公式2
在公式2中,S是指电极组件的应变,t是指电极组件的厚度,R是指电极组件的曲率半径。
当沿厚度中心线具有110毫米的长度的电极组件被弯曲时,电极组件的一部分可以被拉伸成凸形,以具有拉伸应变,并且电极组件的另一部分可以被压缩成凹形,以具有压缩应变。
由于柔性二次电池100的袋110覆盖柔性二次电池100的外侧,如果电极组件130被弯曲到图5所示的曲率半径,则袋110接收与电极组件130接收的基本相同的弯曲力。如果比较和分析表1和表2及图5所示的数据,可以得出以下结论。当突起116被形成在袋110上时,袋110的至少一部分被变形为具有第一应变。然后,如果电极组件130被弯曲,电极组件130被拉伸和压缩为具有第二应变。在这种情况下,如果电极组件130在第二应变小于第一应变的范围内被弯曲,即使外力被施加到柔性二次电池100,袋110不会被永久变形或破裂。换句话说,柔性二次电池100由施加于其上的外力导致的永久变形或破裂可以被最小化,因此柔性二次电池100的耐久性可以得到提高。
例如,如果具有1.1毫米的厚度(t)且不包括突起116的二次电池被弯曲到25毫米的曲率半径,则二次电池可能会变形为具有2.2%的应变。此后,虽然二次电池由弹力或弹性返回到其原始形状,二次电池的刚性可能会降低,并且二次电池可能破裂或撕裂。
在表1的情况下,袋110具有0.07毫米的厚度,并且袋110的突起116具有0.3毫米的高度(H)。在这种情况下,如果袋110覆盖具有1.1毫米的厚度(t)的电极组件130,虽然电极组件130被弯曲到25毫米或更大的曲率半径,袋110不会永久变形。
在表2的情况下,袋110具有0.07毫米的厚度,袋110的突起116具有0.4毫米的高度(H)。在这种情况下,如果袋110覆盖具有1.35毫米的厚度(t)的电极组件130,虽然电极组件130被弯曲到25毫米或更大的曲率半径,袋110不会永久变形。
换句话说,由于袋110预先变形为具有一定的应变程度,可以在预先给予袋110的一定的应变程度内防止袋110变形。也就是说,由突起116的形成预先给予袋110的应变程度被调整成大于当其中电极组件130和袋110被联接的柔性二次电池100由于施加到其上的力而变形时电极组件130的应变程度。因此,虽然外力被施加到柔性二次电池100,袋110不会永久变形或损坏。
当外力被施加到柔性二次电池100,外力可以被分布到袋110的突起116,从而袋110的耐久性可以得到提高。当外力被施加到柔性二次电池100时,袋110可以弹性变形,同时突起116和形成在突起116之间的基体部分117被拉伸或压缩。因此,虽然外力被施加到柔性二次电池100,袋110不会永久变形或损坏。
由于用作用于柔性二次电池100的密封材料的袋110包括突起116,由外力引起的应力可被分布到突起116。因此,柔性二次电池100的耐久性可以得到提高。
第二曲形部分114被形成在突起116中,使得突起116可具有平缓的曲率,因此柔性二次电池100的袋110可以被更少地破裂或撕裂。
如上所述,根据一个或多个以上示例性实施例,当柔性二次电池100被反复挠曲或弯曲时,可以保持柔性二次电池100的稳定性。
示例性实施例的其它效果可以从上面参考附图的描述进行理解。
应当理解的是,本文所描述的示例性实施例应当被认为仅是描述意义,而不是为了限制的目的。对每个示例性实施例中的特征或方面的描述通常应该被认为可用于其它示例性实施例中的其它类似特征或方面。
尽管已经参考图描述了一个或多个示例性实施例,本领域普通技术人员将理解,可以在不脱离由下述权利要求限定的精神和范围的情况下在本文中对形式和细节进行各种改变。

Claims (12)

1.一种柔性二次电池,包括:
电极组件,包括第一电极板、第二电极板以及所述第一电极板与所述第二电极板之间的隔板;和
包括多个向外延伸的突起的袋,所述袋将所述电极组件和电解质密封在其中,
其中所述袋被配置为因所述袋的弯曲导致的所述电极组件的应变程度低于因所述突起的形成在所述袋上引起的应变程度,
其中所述突起的每一个包括:
向外突出的第一曲形部分;和
沿所述第一曲形部分的边缘形成的第二曲形部分,
其中所述第二曲形部分从所述第一曲形部分的中心隔开恒定距离并完全围绕所述第一曲形部分,
其中所述第一曲形部分是凸的,并且所述第二曲形部分是凹的,
其中所述第一曲形部分具有比所述第二曲形部分大的曲率半径,
其中曲率变化部分被形成在所述第一曲形部分和所述第二曲形部分之间,
其中所述突起的每一个由所述突起之间的基体部分彼此隔开。
2.根据权利要求1所述的柔性二次电池,其中所述第一曲形部分和所述第二曲形部分具有满足以下公式的曲率半径:
(x+t+a)2+b2=(x+y)2
y=t+H+a
其中t为所述袋的厚度,x为所述第二曲形部分的曲率半径,y为所述第一曲形部分的曲率半径,b为每个所述突起的半径,H为每个所述突起的高度,并且a=y-H-t。
3.根据权利要求2所述的柔性二次电池,其中所述袋具有从0.05毫米至0.1毫米的厚度。
4.根据权利要求2所述的柔性二次电池,其中每个所述突起的半径在从0.05毫米至1.8毫米的范围内。
5.根据权利要求2所述的柔性二次电池,其中每个所述突起的高度在从0.05毫米至1.0毫米的范围内。
6.根据权利要求1所述的柔性二次电池,其中每个所述突起的垂直横截面面积与表面面积的比率大于1:1但小于1:3。
7.根据权利要求1所述的柔性二次电池,其中所述袋的每平方厘米的突起的数量为5至125个。
8.根据权利要求1所述的柔性二次电池,进一步包括:
连接到所述第一电极板的第一电极接线片;和
连接到所述第二电极板的第二电极接线片。
9.一种柔性二次电池,包括:
电极组件:包括第一电极板、第二电极板以及所述第一电极板与所述第二电极板之间的隔板;和
包括向外突出的图案单元的袋,所述袋将所述电极组件和电解质密封在其中,其中所述图案单元包括:
突起;
靠近所述突起的子突起;和
位于所述突起与所述子突起之间的基体部分,
其中所述突起包括:
向外突出的第一曲形部分;和
形成在所述第一曲形部分的外侧并连接到所述基体部分的第二曲形部分,
其中所述第二曲形部分从所述第一曲形部分的中心隔开恒定距离并完全围绕所述第一曲形部分,
其中所述第一曲形部分是凸的,所述第二曲形部分是凹的,
其中所述第一曲形部分具有比所述第二曲形部分大的曲率半径,
其中曲率变化部分被形成在所述第一曲形部分和所述第二曲形部分之间,
其中所述突起和所述子突起由所述基体部分彼此隔开。
10.根据权利要求9所述的柔性二次电池,其中所述图案单元在第一方向、垂直于所述第一方向的第二方向、以及垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向上延伸,其中所述突起在所述第三方向上突出,
其中所述图案单元具有垂直于所述第一方向并平行于所述第二方向和所述第三方向的横截面,并且
其中所述横截面具有比所述图案单元的第二方向单位长度长的第二方向长度。
11.根据权利要求10所述的柔性二次电池,其中所述图案单元的所述横截面的所述第二方向长度沿所述第一方向变化。
12.根据权利要求9所述的柔性二次电池,其中所述第一曲形部分和所述第二曲形部分具有满足以下公式的曲率半径:
(x+t+a)2+b2=(x+y)2
y=t+H+a
其中t为所述袋的厚度,x为所述第二曲形部分的曲率半径,y为所述第一曲形部分的曲率半径,b为所述突起的半径,H为所述突起的高度,并且a=y-H-t。
CN201610064251.5A 2015-02-13 2016-01-29 柔性二次电池 Active CN105895832B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2015-0022716 2015-02-13
KR1020150022716A KR20160100137A (ko) 2015-02-13 2015-02-13 가요성 이차 전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105895832A CN105895832A (zh) 2016-08-24
CN105895832B true CN105895832B (zh) 2020-10-02

Family

ID=55274988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610064251.5A Active CN105895832B (zh) 2015-02-13 2016-01-29 柔性二次电池

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10727452B2 (zh)
EP (1) EP3057153B1 (zh)
JP (1) JP6721229B2 (zh)
KR (1) KR20160100137A (zh)
CN (1) CN105895832B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6484800B2 (ja) * 2015-02-24 2019-03-20 パナソニックIpマネジメント株式会社 フレキシブル電池
US10686167B2 (en) * 2015-07-31 2020-06-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device, battery management unit, and electronic device
KR20180041314A (ko) * 2016-10-14 2018-04-24 삼성전자주식회사 리튬 이온 전지 및 이를 포함하는 전자 장치
CN107452982B (zh) * 2017-06-17 2019-05-24 华为技术有限公司 一种柔性电池及其制备方法
KR20200143952A (ko) * 2019-06-17 2020-12-28 주식회사 리베스트 전기화학 셀 및 이에 구비되는 외장재

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5147231B2 (zh) * 1971-08-25 1976-12-14
JP2000173559A (ja) * 1998-12-03 2000-06-23 Tokai Rubber Ind Ltd 薄型電池用袋体
JP2003518708A (ja) * 1999-12-22 2003-06-10 深川市里比電池有限公司 薄型電池
JP4921629B2 (ja) * 2000-03-31 2012-04-25 パナソニック株式会社 流体冷却式電池パックシステム
JP3730981B2 (ja) * 2003-10-01 2006-01-05 Necラミリオンエナジー株式会社 フィルム外装電池および組電池
JP4661124B2 (ja) 2004-08-04 2011-03-30 トヨタ自動車株式会社 シート材型電池、シート材型電池を組み合わせた組電池及びシート材型電池の製造方法
JP4830289B2 (ja) 2004-11-26 2011-12-07 トヨタ自動車株式会社 二次電池
JP5481765B2 (ja) 2005-02-28 2014-04-23 大日本印刷株式会社 電池用包装材
JP5380798B2 (ja) 2007-07-06 2014-01-08 日産自動車株式会社 二次電池
CN201196962Y (zh) * 2008-02-01 2009-02-18 吴国成 凹凸槽电池壳
CN102959760B (zh) * 2011-04-11 2016-04-27 松下电器产业株式会社 柔性电池及其制造方法
KR101261925B1 (ko) 2011-09-29 2013-05-08 현대자동차주식회사 상전이 물질을 충진한 배터리 패키지 및 이를 이용한 배터리
KR101307427B1 (ko) 2012-01-17 2013-09-11 도레이첨단소재 주식회사 미세 엠보싱이 부여된 리튬이차전지용 분리막 및 이를 포함하는 리튬이차전지

Also Published As

Publication number Publication date
US20160240824A1 (en) 2016-08-18
EP3057153B1 (en) 2020-01-01
KR20160100137A (ko) 2016-08-23
EP3057153A1 (en) 2016-08-17
JP2016149349A (ja) 2016-08-18
CN105895832A (zh) 2016-08-24
US10727452B2 (en) 2020-07-28
JP6721229B2 (ja) 2020-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105895832B (zh) 柔性二次电池
CN104681848B (zh) 柔性二次电池
EP2896086B1 (en) Flexible secondary battery
CN106935894B (zh) 电极层叠结构及其制造方法和具有电极层叠结构的电池
US9748597B2 (en) Flexible electrode assembly and electrochemical device including the electrode assembly
CN105261779B (zh) 柔性二次电池
KR20150086730A (ko) 가요성 이차 전지
US9728804B2 (en) Flexible secondary battery
KR20150084242A (ko) 가요성 이차 전지 및 그 제조방법
EP2975666A1 (en) Flexible secondary battery
US20160013457A1 (en) Flexible secondary battery
KR20160061708A (ko) 가요성 이차 전지
US20160260953A1 (en) Secondary battery and method of manufacturing the same
KR20160076899A (ko) 유연한 전극 조립체 및 이를 포함하는 전기화학 소자
JP2019087397A (ja) 双極型二次電池
US20160181654A1 (en) Secondary battery
US20160181653A1 (en) Flexible electrode assembly and electrochemical device including the same

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C06 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant